Kaj je zaprtje v računalništvu (closure): definicija in primeri

Vrednosti so lahko številke ali druge vrste podatkov, na primer črke, ali podatkovne strukture, sestavljene iz enostavnejših delov. V pravilih programskega jezika so vrednosti prvega razreda vrednosti, ki jih lahko podamo funkcijam, jih funkcije vrnejo in se vežejo na ime spremenljivke. Funkcije, ki sprejemajo ali vračajo druge funkcije, se imenujejo funkcije višjega reda. Večina jezikov, ki imajo funkcije kot vrednosti prvega razreda, ima tudi funkcije višjega reda in zapore.

Oglejte si na primer naslednjo funkcijo sheme:

V tem primeru je izraz lambda (lambda (book) (>= (book-sales book) threshold)) del funkcije best-selling-books. Ko se funkcija zažene, mora Scheme ustvariti vrednost izraza lambda. To stori tako, da ustvari zaključek s kodo za lambdo in referenco na spremenljivko prag, ki je prosta spremenljivka znotraj lambde. (Prosta spremenljivka je ime, ki ni vezano na vrednost.)

Funkcija filtra nato izvede zaključek za vsako knjigo na seznamu in izbere knjige, ki jih bo vrnila. Ker ima zaključek sam referenco na prag, lahko zaključek uporabi to vrednost vsakič, ko filter zažene zaključek. Sama funkcija filter je lahko zapisana v popolnoma ločeni datoteki.

Isti primer je prepisan v jeziku ECMAScript (JavaScript), še enem priljubljenem jeziku s podporo za zapiranje:

ECMAScript namesto lambda uporablja besedo function, namesto funkcije filter pa metodo Array.filter, sicer pa koda izvaja isto stvar na enak način.

Funkcija lahko ustvari zaključek in ga vrne. Naslednji primer je funkcija, ki vrne funkcijo.

V shemi:

V ECMAScriptu:

Okolje zapiranja ohrani vezani spremenljivki f in dx tudi po vrnitvi obkrožujoče funkcije (derivata). V jezikih brez zaprtja bi se ti vrednosti po vrnitvi obkrožujoče funkcije izgubili. V jezikih z zaprtji je treba vezano spremenljivko hraniti v pomnilniku, dokler jo ima katero koli zaprtje.

Zaprtja ni treba oblikovati z anonimno funkcijo. Programski jezik Python, na primer, ima omejeno podporo za anonimne funkcije, vendar ima zaključke. Na primer, zgornji primer ECMAScript bi lahko v jeziku Python izvedli na naslednji način:

V tem primeru je funkcija z imenom gradient skupaj s spremenljivkama f in dx zaprta. Funkcija z imenom derivativ vrne to zaprtje. V tem primeru bi delovala tudi anonimna funkcija.

Python mora namesto tega pogosto uporabljati poimenovane funkcije, saj lahko njegovi lambda izrazi vsebujejo le druge izraze (kodo, ki vrača vrednost) in ne izjav (kodo, ki ima učinke, vendar nima vrednosti). V drugih jezikih, kot je Scheme, pa vsa koda vrača vrednost; v Scheme je vse izraz.

Zapirala se lahko uporabljajo za številne namene:

• Oblikovalci programskih knjižnic lahko uporabnikom omogočijo, da prilagodijo obnašanje tako, da pomembnim funkcijam kot argumente posredujejo zapore. Na primer, funkcija, ki razvršča vrednosti, lahko sprejme argument zapore, ki primerja vrednosti, ki jih je treba razvrstiti v skladu z uporabniško opredeljenim merilom.
• Ker zaključki odložijo vrednotenje, tj. ne naredijo ničesar, dokler jih ne pokličemo, jih lahko uporabimo za definiranje nadzornih struktur. Vse standardne kontrolne strukture Smalltalka, vključno z vejami (if/then/else) in zankami (while in for), so na primer definirane s predmeti, katerih metode sprejemajo zapore. Uporabniki lahko enostavno definirajo tudi svoje lastne kontrolne strukture.
• Izdelati je mogoče več funkcij, ki so si blizu v istem okolju, kar jim omogoča zasebno komunikacijo s spreminjanjem tega okolja (v jezikih, ki omogočajo dodeljevanje).

V shemi

• Zapore lahko uporabite za izvajanje objektnih sistemov.

Opomba: Nekateri govorci vsako podatkovno strukturo, ki povezuje leksikalno okolje, imenujejo zaključek, vendar se ta izraz običajno nanaša predvsem na funkcije.